RU2046902C1

RU2046902C1 - Method for makings light-weighted metal beam

Info

Publication number: RU2046902C1
Application number: RU92008465A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Хваткин
Original assignee: Государственный сибирский научно-исследовательский институт авиации им.С.А.Чаплыгина
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: civil engineering, metalwork production. SUBSTANCE: first origin beam wall is cut over horizontal cutting lines in checkered order, then over vertical lines. In so doing, both upper and lower horizontal lines are overlapped by "h" value, where "h" is projection height. Length of horizontal cutting lines is 2.828h, distance between the lines is 0.828h. Squares cut off the wall are cut in half over diagonal, the triangular are welded with their legs to form triangular insertion pieces. Five-cornered elements with right angle at apex are cut off from projections of upper half-beam. The elements are cut in half height. The halves are welded to one another to form elements with V-shaped projections. The elements formed are welded to projections of the lower half-beam. End elements and triangular insertion pieces are welded too. EFFECT: decreased amount of man-hours in beam production, increased bearing capacity of the beam. 8 dwg

Description

Изобретение относится к изготовлению металлоконструкций, а именно балок с перфорированной стенкой, используемых в строительстве в качестве несущих элементов перекрытий и покрытий зданий. The invention relates to the manufacture of metal structures, namely beams with a perforated wall, used in construction as load-bearing elements of floors and coatings of buildings.

Известен способ изготовления облегченной металлической балки, при котором роспуск исходной балки производится по ломаной линии с образованием шестиугольных отверстий в стенке изготавливаемой балки (Каплун Я.А. Стальные конструкции из широкополочных двутавров и тавров. М. Стройиздат, 1981, с. 56). A known method of manufacturing a lightweight metal beam, in which the dissolution of the original beam is made along a broken line with the formation of hexagonal holes in the wall of the manufactured beam (Kaplun Y. A. Steel structures from wide-shelf I-beams and brands. M. Stroyizdat, 1981, p. 56).

Однако в поясах балки в зонах отверстий возникают изгибающие моменты от поперечных сил, что снижает несущую способность балки. Кроме того, в образованной балке не допускается произвольное приложение нагрузок на верхний пояс балки. However, bending moments from transverse forces arise in the girdle belts in the zones of the holes, which reduces the load-bearing capacity of the girder. In addition, in the formed beam, arbitrary application of loads to the upper belt of the beam is not allowed.

Известен способ изготовления облегченных балок, при котором производят резку стенки исходной балки по пилообразной линии с образованием полубалок с выступами и впадинами, последующим смещением полубалок по выступам, стыковку и сварку (авт.св. СССР N 1189965, 1982). A known method of manufacturing lightweight beams, in which they cut the walls of the original beam along a sawtooth line with the formation of half beams with protrusions and depressions, the subsequent displacement of half beams along the protrusions, joining and welding (ed. St. USSR N 1189965, 1982).

Недостатком образованной балки является пониженная несущая способность вследствие ее ограниченной высоты, так как необходимо обеспечить достаточную надвижку зубьев друг на друга для восприятия сдвигающих усилий и обеспечения жесткости стенки. При использовании вставок увеличивается расход стали. Кроме того, при изготовлении образуются отходы. The disadvantage of the formed beam is the reduced bearing capacity due to its limited height, since it is necessary to ensure sufficient sliding of the teeth on top of each other to absorb shear forces and ensure rigidity of the wall. When using inserts, the consumption of steel increases. In addition, waste is generated during manufacture.

Наиболее близким по технической сущности и предлагаемому изобретению является способ изготовления облегченной металлической балки, включающий резку стенки исходной заготовки по зигзагообразной линии с образованием полубалок с расширяющимися трапециевидными выступами и их стыковку по выступам. При этом зигзагообразную линию выполняют с наклоном боковых сторон к основаниям, равным 45^о, с меньшим основанием, равным 0,828 h, где h высота выступа. Образованные полубалки стыкуют по выступам сварными швами на длину расширяющейся части выступов с образованием треугольных участков. Образовавшиеся участки отрезают от выступов по вертикальным линиям. Из выступов верхней полубалки вырезают треугольные участки с прямым углом при вершине и разрезают их пополам по высоте. Образованные половины приваривают к выступам нижней полубалки с образованием на выступах обеих полубалок v-образных вырезов. Затем отрезанные от стенки треугольники приваривают катетами к вертикальным и горизонтальным участкам стенки. Образованные верхнюю и нижнюю полубалки стыкуют сваркой по вертикальным линиям катетов v-образных выступов (авт.св. СССР N 1738965, кл. Е 04 С 3/08, 1992).The closest in technical essence and the present invention is a method of manufacturing a lightweight metal beam, comprising cutting the wall of the original workpiece in a zigzag line with the formation of half beams with expanding trapezoidal protrusions and their joining along the protrusions. In this case, the zigzag line is performed with the inclination of the sides to the bases equal to 45 ^° , with a smaller base equal to 0.828 h, where h is the height of the protrusion. The formed half beams are joined along the protrusions with welds along the length of the expanding part of the protrusions with the formation of triangular sections. The resulting areas are cut from the protrusions in vertical lines. Triangular sections with a right angle at the apex are cut from the protrusions of the upper half-beam and cut them in half in height. The formed halves are welded to the protrusions of the lower half-beam with the formation of v-shaped cutouts on the protrusions of both half-beams. Then the triangles cut from the wall are welded with legs to the vertical and horizontal sections of the wall. The upper and lower half beams formed are joined by welding along the vertical lines of the legs of the v-shaped protrusions (ed. St. USSR N 1738965, class E 04 S 3/08, 1992).

Недостатками данного способа являются пониженная несущая способность, так как высота образованной балки не превышает 2,13 высоты исходного двутавра, а также трудоемкость изготовления балки. The disadvantages of this method are the reduced bearing capacity, since the height of the formed beam does not exceed 2.13 the height of the original I-beam, as well as the complexity of manufacturing the beam.

Задача изобретения увеличение несущей способности балки и сокращение трудоемкости ее изготовления. The objective of the invention is to increase the bearing capacity of the beam and reduce the complexity of its manufacture.

Для этого вертикальную стенку разрезают по зигзагообразной линии, содержащей верхние и нижние горизонтальные участки и вертикальные с образованием полубалок с прямоугольными выступами и впадинами, из стенки вырезают элементы, образующие вставки, имеющие форму прямоугольного треугольника, которые устанавливают катетами во впадинах верхней полубалки и сваривают с последней, производят стыковку и сварку полубалок между собой, при резке по зигзазообразной линии верхние и нижние горизонтальные линии располагают в шахматном порядке с перекрытием друг друга на величину h, равную высоте выступа полубалки, при этом они отстоят друг от друга в вертикальном направлении на величину h, длина горизонтальных участков равна 2,828 h, а расстояние между ними 0,828 h, при этом при резке по горизонтальным и вертикальным линиям вырезают квадраты, а треугольную вставку образуют диагональной резкой квадратов, после чего полученные треугольники сваривают катетами, а из выступов верхней полубалки вырезают пятиугольники с прямым углом при вершине, разрезают их пополам по высоте, полученные после резки трапециевидные элементы сваривают меньшими основаниями и прикрепляют полученные v-образные элементы к выступам нижней полубалки. To do this, the vertical wall is cut along a zigzag line containing upper and lower horizontal sections and vertical with the formation of half beams with rectangular protrusions and depressions, elements forming rectangular triangles are cut from the wall, which are installed with legs in the upper half beams and welded with the latter , make the joining and welding of half beams with each other, when cutting along a zigzag line, the upper and lower horizontal lines are staggered with per Covering each other by a value of h equal to the height of the protrusion of the half-beam, while they are separated from each other in the vertical direction by an amount of h, the length of the horizontal sections is 2.828 h, and the distance between them is 0.828 h, while when cutting along horizontal and vertical lines squares, and the triangular insert is formed by diagonal sharp squares, after which the resulting triangles are welded with legs, and pentagons with a right angle at the apex are cut from the protrusions of the upper half-beam, cut them in half in height, obtained after p Hezek trapezoidal elements are welded with smaller bases and the resulting v-shaped elements are attached to the protrusions of the lower half-beam.

Предлагаемый способ позволяет получить облегченную балку высотой до 2,6 высоты исходной балки, сократив трудозатраты и стоимость конструкции за счет уменьшения длины стыковых сварных швов. The proposed method allows to obtain a lightweight beam with a height of up to 2.6 of the height of the original beam, reducing labor costs and the cost of the structure by reducing the length of the butt welds.

На фиг.1 показана резка стенки исходной заготовки по горизонтальным линиям; на фиг.2 резка по вертикальным линиям; на фиг.3 вырезка равнобоких пятиугольников из выступов верхней полубалки; на фиг.4 разрезка и стыковка квадратных и пятиугольных вырезанных элементов; на фиг.5 стыковка полубалок по концам и приварка элементов с v-образными вырезами; на фиг.6 вид балки в сборе после приварки треугольных вставок; на фиг.7 узел I на фиг.6; на фиг.8 вариант балки переменного сечения. Figure 1 shows the cutting of the wall of the original billet in horizontal lines; figure 2 cutting along vertical lines; figure 3 cut isosceles pentagons from the protrusions of the upper half-beam; figure 4 cutting and joining of square and pentagonal cut elements; figure 5 docking half beams at the ends and welding of elements with v-shaped cuts; Fig.6 is a view of the beam assembly after welding of triangular inserts; in Fig.7 node I in Fig.6; on Fig variant of the beam of variable cross-section.

Изготовление облегченной балки производится путем разрезки исходной заготовки по горизонтальным линиям (фиг.1), причем длина горизонтальных линий (2h + +a) 2,828 h, где h высота выступов полубалок; а 0,828 h. При этом нижние горизонтальные линии выполняются с закругленными по концам с целью уменьшения концентрации напряжений в нижней растянутой зоне балки. Разрезка по горизонтальным линиям производится в шахматном порядке, верхние и нижние горизонтальные линии перекрывают друг друга на величину h, размещены на расстоянии h друг от друга в вертикальном направлении и на расстоянии 0,828 h в горизонтальном направлении. Затем из концов горизонтальных линий стенка разрезается по вертикальным линиям (фиг.2) с образованием верхней 1 и нижней 2 полубалок, а также квадратов 3. Из верхней полубалки 1 вырезаются равнобокие пятиугольники 4 (фиг.3). Вырезанные квадраты 3 разрезаются пополам по диагонали с линией реза, проходящей через закругленные углы, и свариваются катетами закругленными углами вместе (фиг.4). Пятиугольники 4 разрезаются пополам по высоте и свариваются с образованием v-образных вырезов (фиг.4). Образованные верхнюю 1 и нижнюю 2 полубалки стыкуют друг с другом жесткими концевыми элементами 5 и 6. К выступам нижней полубалки привариваются элементы с v-образными вырезами (фиг.5). В прямоугольные отверстия балки ввариваются треугольные вставки (фиг. 6). При необходимости возможна постановка ребер жесткости 7 и 8 (фиг.7). Возможно также дополнительное увеличение несущей способности балки за счет переменной высоты сечения при равномерно распределенной нагрузке (фиг.8). Высота сечения в середине пролета достигает при этом 2,85 высоты исходной балки. The manufacture of a lightweight beam is made by cutting the initial workpiece along horizontal lines (Fig. 1), the length of the horizontal lines (2h + a) 2.828 h, where h is the height of the protrusions of the half beams; and 0.828 h. The lower horizontal lines are rounded at the ends in order to reduce the stress concentration in the lower stretched area of the beam. Horizontal lines are staggered, the upper and lower horizontal lines overlap each other by a value of h, placed at a distance h from each other in the vertical direction and at a distance of 0.828 h in the horizontal direction. Then, from the ends of the horizontal lines, the wall is cut along the vertical lines (Fig. 2) with the formation of the upper 1 and lower 2 half-beams, as well as squares 3. From the upper half-beam 1, isosceles pentagons 4 are cut (Fig. 3). Cut squares 3 are cut in half diagonally with a cut line passing through the rounded corners, and are welded by the legs with rounded corners together (Fig. 4). The pentagons 4 are cut in half in height and welded with the formation of v-shaped cutouts (figure 4). The upper 1 and lower 2 half beams formed are joined together by rigid end elements 5 and 6. Elements with v-shaped cuts are welded to the protrusions of the lower half-beam (Fig. 5). Triangular inserts are welded into the rectangular holes of the beam (Fig. 6). If necessary, stiffening ribs 7 and 8 are possible (Fig. 7). It is also possible an additional increase in the bearing capacity of the beam due to the variable height of the cross section with a uniformly distributed load (Fig. 8). The cross-sectional height in the middle of the span reaches 2.85 of the height of the original beam.

Данную конструкцию предполагается использовать при строительстве корпуса компрессорной станции пролетом 24 м. Балка покрытия изготавливается из 160Б2, сталь С255. Высота образованной балки 1560 мм. Высота выступов отдельных полу-балок h 480 мм, длина горизонтальных линий реза равна 2,828 h 1537 мм. Масса балки 2900 кг. Балка-прототип выполняется из 170Б2, имеет высоту, равную 2,13 высоты исходного двутавра, 1490 мм. Масса балки-прототипа 3550 кг. Экономия стали:

100 18,3% Сокращение длины линии реза, выполняемой автогеном, 30% Сокращение длины стыковых сварных швов 5%This design is supposed to be used in the construction of the compressor station housing with a span of 24 m. The coating beam is made of 160B2, C255 steel. The height of the formed beam is 1560 mm. The height of the protrusions of the individual half-beams is h 480 mm, the length of the horizontal cut lines is 2.828 h 1537 mm. Beam mass 2900 kg. The prototype beam is made of 170B2, has a height equal to 2.13 of the height of the original I-beam, 1490 mm. The mass of the prototype beam is 3550 kg. Steel saving:

100 18.3% Reduction in the length of the cutting line performed by the autogenous, 30% Reduction in the length of the butt welds 5%

Claims

METHOD FOR PRODUCING A LIGHTENED METAL BEAM, including cutting the vertical wall of the original beam in a zigzag line containing upper and lower horizontal sections and vertical sections with the formation of half beams with rectangular protrusions and depressions, a cut from the walls of half beams of elements forming inserts that have the shape of a rectangular triangle legs in the troughs of the upper half-beam and welded with the latter, joining and welding of half-beams with each other, characterized in that when cutting on a zig the upper and lower horizontal lines are staggered in a checkerboard pattern with overlapping each other by an amount H equal to the height of the half-beam protrusion, spaced apart in the vertical direction by an amount h, while the length of the horizontal lines is 2.828 h and the distance between them is 0.828 h moreover, when cutting along horizontal and vertical lines, squares are cut out, and triangular inserts form a diagonal cutting of squares, followed by welding of the obtained triangles with legs, and from the protrusions of the upper half-beam cut out the heel the right-angled angles at the apex cut them in half in height, the trapezoidal elements obtained after cutting are welded with smaller bases and the resulting V-shaped elements are attached to the protrusions of the lower half-beam.